11.1 气体的状态 课件-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

第十一章 气体、液体和固体 第一节 气体的状态 金山世外普高综合大组 Kimmy 2023年5月15日 选修系列 1 前文回顾 m1 v1 A B m2 v2 有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统 系统： 内力： 系统中相互作用的各物体之间的相互作用力 外力： 外部其他物体对系统的作用力 F′ F A B B v′2 v′1 A m1g FN1 m1g FN1 以上的物理量又称为状态参量。 为了研究物块的机械运动状态，需要引入位移、速度、加速度等运动学物理量。 为了研究碰撞状态，需要引入力、冲量、动量等力学物理量。 对于一瓶封闭的气体，应该涉及哪些状态参量描述它的状态？ 体积 温度 压强 位移 质量 速度 物质的量 加速度 在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 压强P 为确定系统的空间范围 体积V 为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用 →几何参量 为确定系统的冷热程度 温度T →热学参量 为确定系统组成气体分子的数量 *物质的量n →化学参量 →力学参量 一、气体的状态参量 3 意义：组成气体的大量分子总能充满整个容器。 二、体积 单位： 国际单位：立方米，符号m3 常用单位：升、毫升，符号是L，mL 换算关系： 1L=10-3m3 1mL=10-6m3 定义：气体分子所能够达到的空间范围。用字母V表示。 4 三、温度 初中我们曾学过温度是宏观上描述物体冷热程度的物理量。 当我们使用体温计时，何时才能认为体温计的示数就是人体的温度？原理是什么？ 水银体温计 (现已废除) DIS温度传感器 甲 60℃ 乙 20℃ 30℃ 30℃ 将两个温度不同的系统互相接触，这两个系统的状态都会变化，热的变冷，冷的变热。经过一段时间后，这两个系统的状态不再变化，达到平衡，这种平衡叫做热平衡 5 三、温度 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 A B 绝热层 C A B 绝热层 C B 上述的描述称为热平衡定律，又称之为热力学第零定律。 热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度T。 定义中“共同的热学性质”就是初中所说的“冷热程度” 6 三、温度 摄氏温标、热力学温标、华氏温标 在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。 如果要定量地描述温度，就必须有一套标准，这套标准就是温标。 温标： 常见温标： 热力学温度（T） 热力学零度(绝对零度): - 273.15 oC 摄氏温度t与热力学温度T的关系： T＝（t+273.15）K 单位：开尔文，简称开，符号为K。 7 三、温度 热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一。 摄氏温标的单位℃,是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K。在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文。 由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化1℃与变化1K的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与l K是相隔甚远的。 ∆T = ∆t 热力学温度的零度（0K）是低温的极限，永远达不到。故热力学温度不能出现负值。（热力学第三定律） 几点重要说明： 1℃ ≠ 1K 8 三、温度 一些典型的温度值 小科普：普朗克温度是温度的基础上限；现代科学认为推测任何东西比这更热是毫无意义的。 9 四、压强 气体压强的微观解释 气体演示 请点击超链接 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。 尽管单个分子对器壁的撞击作用是断续的、随机的，但大量分子对容器撞击所产生的压力却是持续的、稳定的。 气体分子频繁碰撞容器的器壁，对器壁产生持续的均匀的压力 容器壁单位面积上所受的压力就是气体的压强(用字母 p来表示) 原因: 定义: 10 四、压强 气体压强的大小与哪些因素有关？ 分子的质量 分子运动的速率 单位时间内在单位面积上碰撞的分子数 不同种类的分子 气体的温度 气体的体积和物质的量 微观因素 宏观因素 11 四、压强 气体压强的单位 国际： 帕斯卡符号Pa 常用： 千帕（kPa ) 厘米汞柱( cmHg) 标准大气压( atm ) 1.01×105 pa=76 cmHg=1 atm DIS压强传感器 12 五、平衡态 一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量达到稳定（不随时间变化）时的状态 。这样的状态称之为平衡态。 抽掉隔板 两团不同的气体放在一个容器中用隔板隔开 经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。 气体演